作电流，二极管最大反向工作电压，反向恢复时间等。依据 这些参数，确定脉冲信号的幅值。信号周期的选择一定要大 于反向恢复时间 trr，选取一定的负载连接电路，通过双踪 示波器来观察二极管开关转换时间的延迟，分别改变信号周 期和负载，记录多次的实验结果，进一步分析二极管开关转 换过程延迟时间随脉冲信号周期和外部负载变化的关系。延 迟时间对于二极管结面积和负载电阻均存在极小值，在设计 开关电路时，二极管结面积和负载电阻应该选取该极值点对 应的最佳值，N 区长度也存在最佳值，理论上应为器件加载 在所需临界击穿电压值而且刚好处于穿通状态时的长度值； P 区和 N 区的长度没有太大的影响，但应稍大于各自的穿通 长度，浓度则应尽量高，N 区掺杂浓度越低越好。 晶体二极管的结构决定了其作为开关使用时的特性，其在数 字电子技术门电路中门的打开和关闭时需要一段时间，不同 结构的管子其时间的长短是有差别的。随着现代电子技术的 快速发展，要求晶体二极管的开关速度越来越快，因此，对 器件结构和工作电路的设计要求也越来越高，在研究晶体二 极管开关时间的延迟过程的实验中，输入信号的周期、幅度、 电路负载对延迟时间的观察影响较大，一定的开关电路只有 多次的实验，才能清楚地观察到二极管的开关转换过程时间 的延迟。
通，导通时间比关断很短，可以忽略，流过二极管的电流随 扩散存储电荷的增加而增加，逐步达到稳定值。 二极管在开关转换过程中出现的开关时间延迟，实质上是由 于 PN 结的电容效应所引起，二极管的暂态开关过程就是 PN 结电容的充、放电过程。二极管由截止过渡到导通，相当于 电容充电。二极管由导通过渡到截止，相当于电容放电。二 极管结电容小，充、放电时间短，过渡过程短，则二极管的 暂态开关特性就好，开关速度就快。延迟时间就是电容充放 电荷所需要的时间，延迟时间的长短既决定于二极管本身的 结构，也与外部电路有关。二极管 PN 结面积大，管内存储 电荷就多，延迟时间就长。此外，外部电路所决定的正向电 流大，存储电荷就会多，则关断时间就大；反向电流大，存 储电荷消失得就快，则关断时间就小。为了提高开关速度， 降低延迟时间，一般开关管结面积制作得比较小，使其存储 电荷少，同时通过二极管内部的“掺金”，可以使存储电荷 很快复合而消失，减小延迟时间。 晶体二极管开关转换过程实验观察 为了观察二极管的开关特性，可以按照图 1 所示电路进行实 验。首先确定加于二极管两端的脉冲信号，其幅值和周期要 合适，否则，就可能花费很长时间去调试才能观察到二极管 的开关过程时间的延迟，还有可能导致二极管损坏。选择脉 冲信号要根据二极管的主要工作参数，如二极管最大正向工
如图 1 所示，输入端施加一脉冲信号 Vi，其幅值为V1 和-V2。 当加在二极管两端的电压为V1，二极管导通；当加在二极 管两端的电压为-V2，二极管截止，输入、输出波形如图 2 所示。二极管两端的电压由正向偏置V1 变为反向偏置-V2 时，二极管并不瞬时截止，而是维持一段时间 ts 后，电流 才开始减小，再经 tf 后，反向电流才等于静态特性上的反 向漂移电流 I0，其值很小。ts 称为存贮时间，tf 称为下降 时间，tstf=trr 称为关断时间。二极管两端的电压由反向 偏置-V2 变为正向偏置V1 时，二极管也不是瞬时导通，而 是经过导通延迟时间和上升时间后才稳定导通，这段时间称
二极管开关特性 在数字电子技术门电路中，在脉冲信号的作用下，二极管时 而导通，时而截止，相当于开关的“接通”和“关断”。二 极管由截止到开通所用的时间称为开通时间，由开通到截止 所用的时间称为关断时间。研究其开关特性，就是分析导通 和截止转换快慢的问题，当脉冲信号频率很高时，开关状态 变化的速率就高。作为一种开关器件，其开关的速度越快越 好，但是二极管是由硅或锗等半导体材料通过特殊工艺制成 的电子器件，有一个最高极限工作速度，当开关速度大于极 限工作速度，二极管就不能正常工作。要使二极管安全可靠 快速地工作，外界的脉冲信号高低电平的转换频率要小于二 极管开关的频率。
加电压时多，这些多出来的少子称为非平衡少子。在正向电 压作用下，P 区空穴越过 PN 结，在 N 区的边界上进行积累， N 区电子越过 PN 结，在 P 区的边界上进行积累，这些非平衡 少子依靠积累时浓度差在 N 区进行扩散，形成一定的浓度梯 度发布，靠近边界浓度高，远离边界浓度低。空穴在向 N 区 扩散过程中，部分与 N 区中的多子电子相遇而复合，距离 PN 结边界越远，复合掉的空穴就越多。反之亦然，电子在向 P 区扩散过程中，部分电子与 P 区中的多子空穴相遇而复合， 距离 PN 结边界越远，复合掉的电子就越多。二极管正向导 通时，非平衡少数载流子就会在边界附近积累，产生电荷存 储效应。 当输入电压突然由高电平变为低电平时，P 区存储的电子、N 区存储的空穴不会瞬时消失，而是通过两个途径逐渐减少。 首先在反向电场作用下，P 区电子被拉回 N 区，N 区空穴被 拉回 P 区，形成反向漂移电流 I0。其次与多数载流子复合而 消失。在这些存储电荷突然消失之前，PN 结势垒区宽度不变， 仍然很窄，所以此时反向电流较大并基本上保持不变，还要 持续一段时间后，P 区和 N 区所存储的电荷已明显减少，势 垒区才逐渐变宽，再经过一段下降时间，反向电流逐渐减小 到正常反向饱和电流的数值 I0，二极管截止，因此二极管关 断时间又称为反向恢复时间。当输入电压突然由低电平变为 高电平时，PN 结将由宽变窄，势垒电容放电后二极管才会导
为开通时间。显然二极管的导通和截止时刻总是滞后加于其 两端高、低电平的时刻。二极管从截止转为正向导通的开通 时间，与从导通转向截止时的关断时间相比很小，其对开关 速度的影响很小，在分析讨论中主要考虑关断时间的影响。
二极管开关时间延迟原因分析 在半导体中存在两种电流，因载流子浓度不同形成的电流为 扩散电流，依靠电场作用形成的电流为漂移电流。当把 P 型 半导体和 N 型半导体靠近，在两种半导体的接触处，因为载 流子浓度差就会产生按指数规律衰减的扩散运动。在扩散过 程中，电子和空穴相遇就会复合，在交界处产生内电场，内 电场会阻止扩散运动的进行，而促进漂移运动，最终，扩散 运动和漂移运动达到动态平衡。当二极管两端外加电压发生 变化时，一方面 PN 结宽窄变化，势垒区内的施主阴离子和 受主阳离子数量会改变；另一方面扩散的多子和漂移的少子 数量也会因电压变化而改变。这种情况与电容的作用类似， 分别用势垒电容和扩散电容来表示。 当二极管两端外加正向电压时，它削弱 PN 结的内电场，扩 散运动加强，漂移运动减弱，扩散和漂移的动态平衡被破坏， 扩散运动大于漂移运动，结果导致 P 区的多子空穴流向 N 区， N 区的多子电子流向 P 区，进入 P 区的电子和进入 N 区的空 穴分别成为该区的少子，因此，在 P 区和 N 区的少子比无外